À chaque case correspond une région dans l'atome appelée "orbitale" où on a beaucoup de chances de trouver les électrons qui occupent cette case.
Chaque case renferme au maximum deux électrons, il en est donc de même pour chaque orbitale.
La forme des orbitales a été calculée:
- Les orbitales $s$ ont toutes une symétrie sphérique autour du noyau.
Leur taille augmente avec le nombre quantique principal.
- Les orbitales $p_x, p_y $ et $p_z$ sont orientées suivant les axes $x,y$ ou $z$ et ont une forme "en haltères"
- Les autres orbitales ont des formes plus compliquées.
Dans les atomes, ces orbitales s'interpénètrent, comme par exemple dans le cas de l'atome de fluor
(F $1s^2\;2s^2\;2p_x^2\;2p_y^2\;2p_z^1$):
Les orbitales $1s,\;2s,\;2p_x,\;2p_y$ à deux électrons sont ici représentées en gris foncé, l'orbitale $2p_z$ à 1 électron en gris clair.
Il est clair que les trois orbitales $p$ sont interchangeables.